數(shù)字化與存儲、傳輸技術(shù)

景 琪

（山西大學(xué) 商務(wù)學(xué)院，山西 太原 003006）

數(shù)字化與存儲、傳輸技術(shù)

景 琪

（山西大學(xué) 商務(wù)學(xué)院，山西 太原 003006）

隨著人類步入21世紀，信息（計算機）領(lǐng)域的數(shù)字技術(shù)以加速度向人類生活各個領(lǐng)域全面推進，數(shù)字化革命正在改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷成熟，正在對教育技術(shù)實踐領(lǐng)域帶來巨大的變革.本文旨在闡述和解釋數(shù)字化技術(shù)對存儲領(lǐng)域以及傳輸技術(shù)的影響.

數(shù)字化；存儲；藍牙

人類社會的一個偉大的轉(zhuǎn)折是由工業(yè)化時代步入了信息化時代.數(shù)字化革命是步入信息化時代面臨的第一場革命，我們正處于一個數(shù)字化的時代.數(shù)字化又是什么呢？就是用來存儲、交換、處理和傳輸?shù)乃羞B續(xù)變化的輸入都用“0”和“1”這兩個數(shù)字化的元素所替代.數(shù)字化實質(zhì)上就是將模擬信號轉(zhuǎn)換為表示同樣信息的數(shù)字信號，來達到數(shù)字化的實現(xiàn).

模擬磁帶作為一種視聽資料的存儲方式，因其記錄方式成本低、節(jié)目交換方便、兼容性好、技術(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點，在教育教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛.模擬磁帶記錄的是模擬信號.受磁帶技術(shù)自身條件的約束，在資料的保存上，即便是廣播級的多媒體磁帶也存在著諸多缺點，如：長時間保存會導(dǎo)致磁帶粘連，故不能夠長期保存；交流和資源共享無法有效地實現(xiàn)；會受溫度變化的影響；可以反復(fù)使用是磁帶的最大優(yōu)點，但多次操作還是會使圖像的質(zhì)量有所下降等.隨著傳輸、存儲技術(shù)的進步，出現(xiàn)了以光盤、硬盤為載體的多媒體化存儲媒體以及近幾年發(fā)展起來的藍牙傳輸技術(shù).

1 光盤存儲

光盤存儲技術(shù)是70年代初開始發(fā)展起來的一項高新技術(shù).光盤存儲具有存儲密度高、容量大、可隨機存取、保存壽命長、工作穩(wěn)定可靠、輕便易攜帶等一系列其它記錄媒體無可比擬的優(yōu)點，特別適用于大數(shù)據(jù)量信息的存儲和交換.光盤存儲技術(shù)不僅能滿足信息化社會海量信息存儲的需要，而且能夠同時存儲聲音、文字、圖形、圖像等多種媒體的信息.光盤按存貯信息的種類可分為用來存貯聲音信息的激光唱盤、存貯圖像和伴音的激光視盤和存貯文字、數(shù)字等文件資料的數(shù)字光盤.從光盤的技術(shù)上來分，可分為CD與DVD兩種：

1.1 CD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）即只讀光盤，這種光盤中的信息是制造商事先寫入和復(fù)制好的，用戶只能讀取或再現(xiàn)其中的信息.它是一種能夠存儲大量數(shù)據(jù)的外部存儲媒體，一張壓縮光盤的直徑大約是4.5英寸，1/8英寸厚，能容納約660兆字節(jié)的數(shù)據(jù).所有的CD-ROM盤都是用一張母盤壓制而成，然后封裝到聚碳酸酯的保護外殼里.記錄在母盤上的數(shù)據(jù)呈螺旋狀，由中心向外散開，磁盤表面有許許多多微小的坑，那就是記錄的數(shù)字信息.讀CD-ROM上的數(shù)據(jù)時，是利用激光束掃描光盤，根據(jù)激光在小坑上的反射變化得到數(shù)字信息.目前這類光盤的技術(shù)比較成熟，信息存儲密度比磁盤等介質(zhì)高得多.它的特點是將數(shù)據(jù)先寫到母盤上，然后大量復(fù)制拷貝供發(fā)行.由于采用工業(yè)化生產(chǎn)方式大批量生產(chǎn)，價格低廉，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，用戶使用光盤驅(qū)動器或播放機即可讀出不同廠家生產(chǎn)的光盤上的信息.

1.2 DVD的英文全名是Digital Versatile/Video Disc，即數(shù)字多用途光盤或數(shù)字視頻光盤或數(shù)字影盤，是利用激光記錄、存儲和讀取信息的.DVD集計算機技術(shù)、光學(xué)記錄技術(shù)和影視技術(shù)等為一體，其目的是滿足人們對大存儲容量、高性能的存儲媒體的需求.DVD光盤不僅已在音/視頻領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，而且將會帶動出版、廣播、通信、WWW等行業(yè)的發(fā)展.在教學(xué)方面，使用DVD光盤的優(yōu)勢首先是包括文本、圖形、聲音、活動視頻圖像等教學(xué)信息可以被大量保存，并且這些信息還能夠融成一個有機的整體，呈現(xiàn)生動形象的教學(xué)內(nèi)容.第二可以進行人機交互操作，教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)路徑可以通過機器面板上的按鈕及菜單上的提示來選擇，很方便地實現(xiàn)了人機對話.通過計算機播放，能夠使DVD教學(xué)資料的人機交互功能更好地得以發(fā)揮，通過交互界面（圖標(biāo)、按鈕、菜單、關(guān)鍵字等）、觸摸屏幕和鼠標(biāo)器進行操作，使人機對話能夠很自然地進行.第三采用了超文本信息組織結(jié)構(gòu).根據(jù)自己的需要，在導(dǎo)航系統(tǒng)的幫助下，可以自由選擇教學(xué)信息進行學(xué)習(xí).最后，DVD的分辨率可達到720×576，可用作記錄數(shù)字電視信息.

CD/DVD是將所需要的數(shù)據(jù)存儲在光盤軌道中極小的凹槽內(nèi)，然后再通過光驅(qū)的激光束來進行讀取數(shù)據(jù)信息.但是在光盤的密度方面，CD的最小凹坑長度為0.834μm，道間距為1.6μm，采用波長為780～790nm的紅外激光器讀取數(shù)據(jù).在播放影像時，VCD只能達到240線的標(biāo)準(zhǔn).在數(shù)據(jù)容量上CD/VCD只能容納650MB-700MB左右的數(shù)據(jù).而DVD現(xiàn)已達到9.4千兆字節(jié)，它的存儲容量更大，還有更高的，分辨率也可達到576×720，圖像更清晰，高保真效果更好.

2 硬盤存儲

磁盤可以分為硬磁盤和軟磁盤兩種.它進行數(shù)據(jù)存儲的方式也是利用磁記錄技術(shù)，其中硬磁盤簡稱為硬盤，一般放在主機箱中.它是用于存放基本程序、數(shù)據(jù)信息的.按盤片的結(jié)構(gòu)，硬盤又可以分為兩種，那就是固定式和移動式.固定于機箱內(nèi)的就是固定式硬盤.移動式硬盤用USB線與計算機連接，可以進行信息處理，不用時從計算機上取出非常方便.軟盤以其易于攜帶而被廣為應(yīng)用，但其1.44MB的容量使信息社會的用戶大受限制.移動U盤和大容量的移動硬盤將取而代之.

在計算機的硬件配置中硬盤是不可缺少的組成部分，但它需要在多方面的技術(shù)支持下，才能完成像視頻圖像這樣的大數(shù)據(jù)量以及高傳輸率的信號記錄.硬盤上的多媒體化信號，在記錄前要先把模擬信號變成數(shù)字信號；再把這些數(shù)字信號經(jīng)壓縮后分成一場信號一節(jié)的數(shù)據(jù)，存入快速緩存中，接著在幾個硬盤的某些地方同時分配并記錄，這樣就可以與緩存的速度匹配.硬盤之所以能超越傳統(tǒng)磁帶，正是這種記錄特性所致.因為“0”和“1”這兩種記錄信號的共同形式，致使硬盤可以多路、多品種地記錄控制信號、數(shù)據(jù)、視頻和音頻，這也是成就硬盤電腦化、多功能化特點的一個重要因素.

3 VOD技術(shù)

VOD（Video on Demand）是視頻點播技術(shù)的簡稱，是存儲技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)等多領(lǐng)域多學(xué)科相互交叉并結(jié)合的傳媒技術(shù)，它可以實現(xiàn)用戶的按需播放，從根本上改變了用戶過去被動式看電視的不足.VOD系統(tǒng)實現(xiàn)視頻點播服務(wù)，就是依靠硬盤的超大容量.

在VOD中，應(yīng)用多媒體硬盤存儲方式的優(yōu)勢，第一是記錄的多媒體化，這種記錄方式，克服了多版復(fù)制、無失真記錄、合成帶來的圖像質(zhì)量下降等錄像帶技術(shù)中的各種弊端.第二是視頻信號的存在是以文件的形式.所以，可以像計算機中文件的操作那樣，迅速方便地對節(jié)目進行編輯、復(fù)制、移動、刪除和傳輸.第三是在教學(xué)中，VOD的應(yīng)用前景非常廣泛，它不僅可以運用校園網(wǎng)資源開展校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，還能通過互聯(lián)網(wǎng)開展遠程教育.第四是VOD分別兼顧了以教師為主導(dǎo)和以學(xué)生為中心的教學(xué)模式.在教學(xué)實踐中，教師利用數(shù)據(jù)庫中的電視教材作為多媒體課件實時多媒體教學(xué)，也可以點播教學(xué)節(jié)目進行插播教學(xué)，以達到學(xué)生學(xué)習(xí)興趣地增強，課堂教學(xué)效率地提高.

4 藍牙技術(shù)

藍牙技術(shù)起源于1994年，當(dāng)時瑞典愛立信公司成立了一個調(diào)研小組，對移動電話及其附件的低能耗、低費用無線連接的可能性進行研究，其目的在于把傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中錯綜復(fù)雜的電纜用微波取代，使辦公場所或家庭的計算機、鍵盤、打印機、復(fù)印機、耳機、移動電話及其它手持設(shè)備實現(xiàn)無線互連互通.

通俗地說，藍牙（bluetooth）是一種用于各種固定與移動數(shù)字化硬件設(shè)備之間的開放性、低成本、近距離無線通信的連接技術(shù).這種連接是穩(wěn)定的、無縫的，其程序?qū)懺谝粋€9×9（mm）的微型芯片上，可以方便地嵌入各種數(shù)字化設(shè)備之中.它本質(zhì)上其實是一種代替線纜的技術(shù)，只面向的是移動設(shè)備間的小范圍連接.在較短距離內(nèi)，目前的多種線纜連接方案，墻壁等障礙地穿透，統(tǒng)一短距離無線線路的通過，靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信在各種數(shù)字設(shè)備之間地實現(xiàn)，都可以用它取代.

作為一點到多點的無線聲音及數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，2.4GHz是藍牙技術(shù)運行的頻段.79MHz是它的跳頻帶寬，1Mbit/s是它的最高數(shù)據(jù)傳輸速度，通信距離可達10m(0 dBm)～100m(20 dBm)，可同時實現(xiàn)八臺設(shè)備的互連通信.極小的藍牙晶片是藍牙技術(shù)的關(guān)鍵，它是一種無線電收發(fā)裝置，比郵票還要小，在各種信息處理設(shè)備中安裝上它，就可以使智能模式互通自動通過，高速數(shù)據(jù)信息自動同步交換.

盡管藍牙定義了不少應(yīng)用模型，但在人們的生活中，以下三大類的應(yīng)用領(lǐng)域是它主要針對的：外圍設(shè)備互聯(lián)、語音/數(shù)據(jù)的接入和個人局域網(wǎng)絡(luò)（PAN）.

4.1 外圍設(shè)備的互聯(lián)就是通過藍牙將各種外設(shè)連接到主機.如不需要電纜，通過藍牙把鼠標(biāo)、鍵盤與主機連接，因此外設(shè)的成本可以降低.此外，外設(shè)只需一個統(tǒng)一的藍牙接口，就可以有不同的使用環(huán)境，如藍牙耳機既可以接聽電話，又可以享受來自計算機的多媒體播放.

4.2 語音/數(shù)據(jù)的接入是將計算設(shè)備和通信設(shè)備通過安全的無線線路連接起來，來實現(xiàn)與廣域通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián).如將同時具備了藍牙功能的手機和計算機連接到一起，就可以很方便地接收到互聯(lián)網(wǎng)上的信息.

藍牙技術(shù)的特點主要有：

（1）以每秒1M個碼元的字符速率傳輸，充分利用信道的最大有效帶寬

（2）利用快速跳頻技術(shù)避免干擾，提高通信的安全性

（3）可變的電源輸出使干擾減小到最小

（4）采用短數(shù)據(jù)包傳輸增強抗干擾能力

（5）快速確認，允許有附加低速率的編碼被發(fā)送到鏈路上

（6）CVSD（連續(xù)可變斜率增量調(diào)制）的語音編碼可以在高誤碼率的情況下正常工作

（7）采用FM調(diào)制方式，使設(shè)備變得更為簡單可靠

（8）靈活的分組類型支持多種應(yīng)用

（9）松散的連接方式支持低成本的單一芯片集成

（10）發(fā)送/接收接口使得當(dāng)前電耗達到最小

（11）不需要特意建立或激活，可在任何需要的時候開始工作

支持一個異步數(shù)據(jù)通道或3個并發(fā)的同步語音通道，通信的安全性可通過加密和鑒權(quán)等措施得以提高支持小范圍點到點，而且支持無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)狞c到多點

過不了多久，各種信息傳輸設(shè)備、數(shù)字電子設(shè)備通過藍牙技術(shù)的應(yīng)用，除了電源線外再沒有其它連線；信息產(chǎn)品中，以掌上電腦和便攜式計算機為代表，將采用無線方式與網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備連接，形成可移動的辦公室；電子商務(wù)的功能將通過藍牙較好的安全、保密特性得到極大地擴展；辦公自動化、家庭娛樂、電子商務(wù)、工程控制等領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^藍牙芯片的微型化和低成本開辟廣闊的應(yīng)用前景.總之，藍牙技術(shù)的出現(xiàn)，使普通消費者對無線網(wǎng)絡(luò)和信息家電的需求得到了適時地滿足，它將徹底使我們的雙手得以解放，為生活增添無限精彩.我們擁有了藍牙技術(shù)（Bluetooth），就可以使我們的個人信息盡在自己的掌握中.

數(shù)字化加快了信息存貯形式的改變，在技術(shù)不斷進步的今天，存貯形式的轉(zhuǎn)變意味著人們獲取知識的形式更加多樣化，尤其是在教學(xué)過程中，我們可以利用有限的課堂時間為學(xué)生講授更豐富的知識.數(shù)字化會使我們的日常生活發(fā)生翻天覆地的改變，但是這一切的前方，是新理論、新事物、新模式的醞釀和萌芽，一個新世界將在數(shù)字化的洪流里潮涌而至.

〔1〕王列．淺議我國常規(guī)電教媒體的生存空間及發(fā)展策略[J]．電化教育研究，2001（12）：30-33．

〔2〕孫禎祥．論網(wǎng)絡(luò)教育媒體與電視教育媒體的融合[J]．電化教育研究，2005（2）：54-58．

〔3〕王洪鋒，賈志軍，王曙光，呂艷梅．藍牙技術(shù)及其展望[J]．電力自動化設(shè)備，2002，22（1）．

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